CN105027248B - 真空阀 - Google Patents

Abstract

线圈电极(9、11)包括：环部(17)，该环部(17)与固定侧及可动侧电极棒(4、7)的轴线同心地设于与供线圈电极(9、11)安装的固定侧及可动侧电极棒(4、7)的轴线正交的平面上；多根臂部(18、22)，这些臂部(18、22)从环部(7)的外周朝外侧延伸；圆弧状的线圈部(19、23)，该线圈部(19、23)从臂部(18、22)的前端侧朝周向折曲；以及狭缝部(20、24)，该狭缝部(20、24)分割所述线圈部(19、23)，线圈电极(9)的臂部(18)和线圈电极(11)的臂部(22)以从固定侧电极棒(4)及可动侧电极棒(7)的轴向观察时彼此重叠的方式朝相同方向配置。

Description

真空阀

技术领域

本发明涉及一种利用由在电极中流动的电流产生的磁场来扩散电弧的真空阀。

背景技术

如例如日本专利特开平1-315914号公报(专利文献1)、日本专利特开平11-317134号公报(专利文献2)中公开的那样，真空阀由玻璃材料、陶瓷材料等绝缘材料构成，并包括内部被抽成高真空的有底圆筒状的真空容器、分别设于该真空容器的两端部的电极棒、设于各电极棒相对的端部的涡卷环状的线圈电极、以及与该线圈电极连接的圆板状的触点，通过使一方电极棒朝轴向移动，两触点(即固定侧触点、可动侧触点)接触或分离，以进行通电或断路。

此处，线圈电极是指以下构件：以在作为主电极的固定侧触点及可动侧触点的接触分离方向上产生轴向磁场的方式，在该两触点的背面侧朝沿着触点的外周缘的圆周方向分割配置有多个弧状的线圈部，线圈部的一端具有朝中心方向延伸的臂部，另一端具有与触点连接的突出部，该线圈电极在上述专利文献1或专利文献2中被详细地说明。

在上述真空阀中，通过通电使线圈电极产生轴向的磁场，将在断路时不可避免产生的触点间的电弧封闭在触点的直径内并朝触点表面扩散，以降低触点表面的电流密度，从而能使触点材料的断路能力更强，以进行电流断路。

为了进一步增大真空阀的断路容量，该线圈电极与触点材料的开发是不可或缺的，为此进行了各种研究。其结果是，可知由线圈电极产生的轴向磁场强度越强、越均匀、面积越大，则真空阀的断路性能越佳。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平1-315914号公报

专利文献2：日本专利特开平11-317134号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

如上述专利文献1或专利文献2中说明的那样，在通过磁场使在触点间产生的电弧扩散以提高断路性能的方式的真空阀中，通电的电流在固定侧、可动侧这两个线圈电极中流动，并在线圈电极间产生轴向磁场。

图6、图7是对如上述专利文献1公开的那样的现有真空阀的固定侧线圈电极和可动侧线圈电极的位置关系进行说明的图，图6、图7分别是表示将固定侧线圈电极和可动侧线圈电极上下重叠的状态的说明图。

例如从固定侧电极棒4流动至线圈电极的电流流过固定侧线圈电极9的臂部(即固定侧臂部)18、固定侧线圈部19、固定侧线圈突出部21，经由固定侧触点(未图示)、可动侧触点(未图示)，并流过可动侧线圈电极11的突出部(即可动侧线圈突出部)25、可动侧线圈部23、可动侧臂部22而流动至可动侧电极棒7。

此时，由固定侧及可动侧线圈部19、23产生的磁场在固定侧及可动侧朝相同的方向流动，因此，作用于提高彼此产生的磁场的方向上，但在固定侧及可动侧臂部18、22处，如图6或图7中用实线和虚线所示，磁场在固定侧臂部18和可动侧臂部22上朝相反方向流动，因此，在相反方向上相互抵消产生的磁场。虽然形成于固定侧及可动侧线圈电极9、11的电极间的磁场依据了在固定侧及可动侧线圈部19、23、固定侧及可动侧臂部18、22、固定侧及可动侧线圈突出部21、25等供电流流动的所有部分处产生的磁场的重叠这一原理，但在不产生用于使电弧扩散的轴向磁场的固定侧及可动侧线圈突出部21、25、固定侧及可动侧臂部18、22处，磁场会降低。

在图6所示的状态下，不仅固定侧及可动侧臂部18、22抵消了在固定侧及可动侧线圈部19、23处产生的磁场，在由固定侧臂部18、可动侧臂部22以及固定侧及可动侧线圈突出部21、25围住的区域中，会出现产生与由固定侧及可动侧线圈19、23产生的磁场相反方向的磁场的区域，因此，磁场分布不均匀。

此外，尽管在图7所示的状态下，没有产生相反方向的磁场的区域，但固定侧线圈电极9的臂部(即固定侧臂部)18与可动侧线圈电极11的臂部(即可动侧臂部)22的位置错开，因此，扩大了会使磁场降低的臂部的区域。其结果是，用于使电弧扩散的轴向磁场不均匀或面积变得狭小，为了确保断路所需的磁场的面积，需要增大固定侧及可动侧线圈部19、23的直径。这是导致真空阀大型化、成本增加的主要原因。

只要消除因线圈电极的臂部而产生相反方向的磁场的区域、或者为了将使磁场降低的臂部的区域设为最小而以固定侧臂部与可动侧臂部重叠的方式进行对位即可，但在该情况下，固定侧和可动侧的突出部的位置分离，因此，存在电流的通电路径变长、电阻升高这样的问题。

本发明为解决上述问题而作，其目的在于提供一种能用价格便宜的结构以不降低轴向磁场的方式降低电阻、并同时满足断路性能和通电性能的真空阀。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的真空阀包括：固定侧电极棒，该固定侧电极棒固设于有底圆筒状的真空容器的一方端部；可动侧电极棒，该可动侧电极棒以能自由进退的方式设于上述真空容器的另一方端部；环状的固定侧线圈电极及可动侧线圈电极，该固定侧线圈电极及可动侧线圈电极分别设于上述固定侧电极棒和上述可动侧电极棒的相对端，并通过通电而在沿着上述固定侧电极棒和上述可动侧电极棒的轴线的方向上产生轴向磁场；触点，该触点分别设于上述固定侧线圈电极和上述可动侧线圈电极的相对侧；以及支承构件，该支承构件分别设于上述触点的背面侧，并对轴向的强度进行加强，上述固定侧线圈电极和上述可动侧线圈电极包括：环部，该环部与上述轴线同心地设于与上述轴线正交的平面上；多根臂部，这些臂部从上述环部的外周朝外侧延伸；圆弧状的线圈部，该线圈部从上述臂部的前端侧朝周向折曲；狭缝部，该狭缝部分割上述线圈部，上述固定侧线圈电极的臂部和上述可动侧线圈电极的臂部以从上述固定侧电极棒及上述可动侧电极棒的轴向观察时彼此重叠的方式朝相同方向配置；以及突出部，该突出部在上述线圈部的前端侧设于至少一部分与上述臂部的延伸方向重叠的位置，并与上述触点接合，从上述固定侧电极棒及上述可动侧电极棒的轴向观察时，上述狭缝部从上述臂部与上述突出部的重叠的开始位置朝上述臂部的中央侧倾斜地形成至上述线圈部的外径处。

发明效果

根据本发明，能消除由固定侧及可动侧臂部和固定侧及可动侧突出部围住的部分，该部分会在与由线圈电极的线圈部产生的磁场相反的方向上产生磁场，另外，能将使磁场降低的臂部的区域变为最小，能在固定侧触点与可动侧触点之间产生均匀且较宽的轴向磁场。因此，能提供断路性能优异的真空阀。

附图说明

图1是表示本发明实施方式一的真空阀的结构图。

图2是说明本发明实施方式一的真空阀的线圈电极的结构的分解立体图。

图3是本发明实施方式一的真空阀的固定侧线圈电极的主视图及俯视图。

图4是表示将本发明实施方式一的真空阀的固定侧线圈电极及可动侧线圈电极重叠的状态的说明图。

图5是表示将本发明实施方式二的真空阀的固定侧线圈电极及可动侧线圈电极重叠的状态的说明图。

图6是表示将现有的真空阀的固定侧线圈电极及可动侧线圈电极重叠的状态的说明图。

图7是表示将现有的真空阀的固定侧线圈电极及可动侧线圈电极重叠的另一状态的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的真空阀的实施方式进行说明。

实施方式一

图1是表示本发明实施方式一的真空阀的结构图，图2是说明电极的结构的分解立体图，图3(a)是固定侧线圈电极的主视图，图3(b)是图3(a)的b－b线截面主视图。另外，在各图中，相同的符号表示相同的部分。

在图1中，真空阀100包括由氧化铝陶瓷等构成的绝缘圆筒1。在绝缘圆筒1的一方端部开口部设有将该端部开口部覆盖的固定侧端板2，在绝缘圆筒1的另一方端部开口部设有将该端部开口部覆盖的可动侧端板3。上述固定侧端板2及可动侧端板3分别通过焊接同轴状地安装于绝缘圆筒1的端面。

在固定侧端板2上分别设有通过焊接与该固定侧端板2接合的固定侧电极棒4及通过焊接与固定侧电极棒4接合的固定侧电极5。另外，与固定侧电极5相对地配置有可动侧电极6，可动侧电极棒7通过焊接与该可动侧电极6接合。另外，如下文所述，固定侧电极5由固定侧触点8和固定侧线圈电极9构成，可动侧电极6由可动侧触点10和可动侧线圈电极11构成。

在可动侧端板3与可动侧电极6之间配置有波纹管12，该波纹管12例如由较薄的不锈钢制作成折皱状，该波纹管12保持真空气密，并且能供可动侧电极棒7移动，能利用该波纹管12使固定侧电极5和可动侧电极6一边保持真空气密，一边接触、分离。在波纹管12的上端，以通过焊接与可动侧电极棒7接合的方式配置有波纹管盖13。另外，为了抑制因电流断路时在固定侧电极5与可动侧电极6之间产生的电弧而使金属蒸汽附着于绝缘圆筒1的内表面，以围住固定侧电极5和可动侧电极6的周围的方式配置电弧屏蔽件14。

固定侧电极5和可动侧电极6形成为在两者间因通电而能在沿着固定侧电极棒4和可动侧电极棒7的轴线的方向上产生轴向磁场的电极结构。因此，接着，利用图2及图3对固定侧电极5和可动侧电极6的详细结构进行说明。

固定侧电极5和可动侧电极6具有基本相同的结构，因此，以下用固定侧电极5作为代表来进行说明。另外，为了参考，在图中，在括弧内示出了与固定侧电极5相对应的可动侧电极6的各部分的符号。因此，在可动侧电极6的情况下，只要将以下说明的“固定侧”替换为“可动侧”，并使用图中括弧内的符号即可。

根据需要一边参照这些符号一边进行说明。

如图2所示，固定侧电极5由固定侧触点8、固定侧线圈电极9及固定侧支承构件15构成，其中，上述固定侧触点8呈圆板状并作为主电极，上述固定侧线圈电极9在该固定侧触点8的背面侧(固定侧及可动侧电极5、6的相对侧的相反一侧)与固定侧及可动侧电极棒4、7的轴线同心地配置于与固定侧及可动侧电极棒4、7的轴线正交的平面上，上述固定侧支承构件15由不锈钢等高电阻材料形成，并将固定侧触点8机械性地支承于固定侧电极棒4一侧。固定侧触点8使用银类合金、铜类合金等材料是较为理想的，固定侧线圈电极9使用铜或铜类材料。可动侧支承构件16、可动侧触点10、可动侧线圈电极11也如上所述与固定侧的对应构件同样地构成。另外，在以下各结构的说明中，将距固定侧及可动侧电极5、6的相对侧较近的一侧称为前面侧，并将该前面侧的相反一侧、即距固定侧及可动侧电极棒4、7较近的一侧称为背面侧。

图3是表示固定侧线圈电极9的图，图3(a)是俯视图，图3(b)是图3(a)的b－b线截面主视图。如图3(a)及图3(b)所示，固定侧线圈电极9包括：中心部的固定侧环部17；多根(图中为三根)固定侧臂部18，这些固定侧臂部18从固定侧环部17的外周大致等间隔地朝外侧延伸；圆弧状的固定侧线圈部19，该固定侧线圈部19从固定侧臂部18的前端侧朝周向折曲；固定侧线圈狭缝部20，该固定侧线圈狭缝部20分割固定侧线圈部19；以及固定侧线圈突出部21，该固定侧线圈突出部21设于固定侧线圈部19的前端侧(末端侧)并与固定侧触点8接合。

固定侧线圈部19在固定侧环部17的外侧的同心圆上配置于将圆周三等分的位置，并起到了磁场产生线圈的作用。另外，固定侧线圈突出部21是在固定侧线圈部19的前端侧使与固定侧触点8的背面相对的一侧的一部分沿轴向突出规定长度而形成的，其是通过焊接固定于固定侧触点8的背面侧的部分。

分割固定侧线圈部19的固定侧线圈狭缝部20形成为：将狭缝部端部的线圈内径侧20a的位置设为固定侧臂部18与固定侧线圈部19的内径的突出部侧的交点，当将固定侧臂部18的宽度设为W时，狭缝部端部的线圈外径侧20b的位置处于W/2至W的范围内。另外，在图3的例子中，示出了狭缝部端部的线圈外径侧20b的位置为固定侧臂部18的宽度W的位置的例子。

图4是以能明确将如上所述构成的固定侧线圈电极9和可动侧线圈电极11组装于真空阀100时的位置关系的方式表示上下重叠的状态的说明图。

如图4所示，通过以固定侧臂部18和可动侧臂部22重叠的方式进行对位，不仅能消除与因固定侧线圈部19和可动侧线圈部23产生的磁场相反方向的磁场的产生区域，也能将磁场降低的固定侧臂部18与可动侧臂部22的区域变为最小。藉此，固定侧电极5和可动侧电极6之间产生的磁场变得均匀，且能将面积构成得较大。另外，利用将固定侧及可动侧线圈狭缝部20、24斜向形成的效果，能以固定侧线圈突出部21和可动侧线圈突出部25不分离的方式构成，因此，也能抑制电阻的上升。

如上所述，根据实施方式一的真空阀100，利用上述效果，能实现小型、断路性能优异、低电阻的真空阀100。

实施方式二

接着，对本发明实施方式二的真空阀进行说明。图5是表示将实施方式二的真空阀的固定侧线圈电极和可动侧线圈电极上下重叠的另一状态的说明图。真空阀是与实施方式一相同或相当的结构，此处，对固定侧线圈电极的结构进行说明。另外，在图5中，对于与图4相同或相当的部分标注相同的符号。

固定侧线圈电极9的固定侧线圈部19在固定侧环部17的外侧的同心圆上配置于将圆周三等分的位置，并起到了磁场产生线圈的作用。另外，固定侧线圈突出部21是在固定侧线圈部19的前端侧使与固定侧触点8的背面相对的一侧的一部分沿轴向突出规定长度而形成的，其通过焊接固定于固定侧触点8的背面侧。分割固定侧线圈部19的固定侧线圈狭缝部20形成为：将狭缝部端部的线圈内径侧20a的位置设为固定侧臂部18与固定侧线圈部19的内径的突出部侧的交点，当将固定侧臂部18的宽度设为W时，狭缝部端部的线圈外径侧20b的位置处于W/2的位置。

如图5所示，通过将固定侧线圈狭缝部20的线圈外径侧20b设为W/2的位置，若将固定侧线圈狭缝部20的线圈外径侧20b与可动侧线圈狭缝部24的线圈外径侧24b对齐，则固定侧臂部18与可动侧臂部22自动地重叠。在上述实施方式一的结构中，当组装真空阀时，为了在固定侧和可动侧对配置于触点的背面侧的线圈的臂部进行对位，需要标记作为记号的引导线等，以从外部观察线圈时可明确臂部的位置，从而进行对位。但是，若采用实施方式二的结构，则能实现定位容易、组装性较好、固定侧电极与可动侧电极之间产生的磁场均匀且面积构成得较大的低电阻、价格便宜的真空阀。

以上，对本发明实施方式一及二的真空阀进行了说明，但本发明能在该发明的范围内自由地组合各实施方式或恰当地对各实施方式进行变形、省略。

Claims (4)

1.一种真空阀(100)，包括：

固定侧电极棒(4)，该固定侧电极棒(4)固设于有底圆筒状的真空容器(1)的一方端部；

可动侧电极棒(7)，该可动侧电极棒(7)以能自由进退的方式设于所述真空容器(1)的另一方端部；

环状的固定侧线圈电极(9)及可动侧线圈电极(11)，该固定侧线圈电极(9)及可动侧线圈电极(11)分别设于所述固定侧电极棒(4)和所述可动侧电极棒(7)的相对端，并通过通电而在沿着所述固定侧电极棒(4)和所述可动侧电极棒(7)的轴线的方向上产生轴向磁场；

触点(8、10)，该触点(8、10)分别设于所述固定侧线圈电极(9)和所述可动侧线圈电极(11)的相对侧；以及

支承构件(15、16)，该支承构件(15、16)分别设于所述触点(8、10)的背面侧，并对轴向的强度进行加强，

其特征在于，

所述固定侧线圈电极(9)和所述可动侧线圈电极(11)包括：

环部(17)，该环部(17)与所述轴线同心地设于与所述轴线正交的平面上；

多根臂部(18、22)，这些臂部(18、22)从所述环部(17)的外周朝外侧延伸；

圆弧状的线圈部(19、23)，该线圈部(19、23)从所述臂部(18、22)的前端侧朝周向折曲；

狭缝部(20、24)，该狭缝部(20、24)分割所述线圈部(19、23)；以及

突出部(21、25)，该突出部(21、25)在所述线圈部(19、23)的前端侧设于至少一部分与所述臂部(18、22)的延伸方向重叠的位置，并与所述触点(8、10)接合，

从所述固定侧电极棒(4)及所述可动侧电极棒(7)的轴向观察时，所述狭缝部(20、24)从所述臂部(18、22)与所述突出部(21、25)的重叠的开始位置朝所述臂部(18、22)的中央侧倾斜地形成至所述线圈部(19、23)的外径处。

2.如权利要求1所述的真空阀，其特征在于，

所述固定侧线圈电极(9)和所述可动侧线圈电极(11)被配置成所述固定侧线圈电极(9)的所述臂部(18)与所述可动侧线圈电极(11)的所述臂部(22)重叠。

3.如权利要求1或2所述的真空阀，其特征在于，

当将所述臂部(18、22)的宽度设为W时，所述狭缝部(20、24)从所述臂部(18、22)与所述突出部(21、25)的交点倾斜地形成至所述线圈部(19、23)的外径处的相对于所述交点处在W/2以上且W以下的范围内的位置。

4.如权利要求1或2所述的真空阀，其特征在于，

当将所述臂部(18、22)的宽度设为W时，所述狭缝部(20、24)从所述臂部(18、22)与所述突出部(21、25)的交点倾斜地形成至所述线圈部(19、23)的外径处的距所述交点为W/2的位置，以所述狭缝部(20、24)对齐的方式配置所述固定侧线圈电极(9)和所述可动侧线圈电极(11)的位置。